Криогенный гармонический фазовый детектор и система фазовой автоподстройки частоты на его основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат наук Калашников, Константин Владимирович

• Калашников, Константин Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Калашников, Константин Владимирович

1.3. Направления развития СИП.................................................................12

1.3.1. Повышение частотного диапазона................................................12

1.3.2. Создание матричного приемника..................................................14

1.3.3. Использование СИП в задачах радиоинтерферометрии.............17

1.4. Системы фазовой автоподстройки частоты для криогенных генераторов........................................................................................................19

1.5. Постановка задачи.................................................................................23

2.Исследование туннельной наноструктуры сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник в качестве гармонического смесителя и фазового детектора...............................................................................................................26

2.1. Численный расчет гармонического смесителя, основанного на туннельной наноструктуре сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник.... 27

2.2. Экспериментальное измерение зависимости выходной мощности гармонического смесителя от параметров приложенных сигналов............33

2.3. Анализ возможности функционального объединения гармонического смесителя и фазового детектора в одной туннельной наноструктуре....................................................................................................40

2.4. Заключение.............................................................................................42

3.Система ФАПЧ на основе криогенного гармонического фазового детектора...............................................................................................................44

3.1. Численное моделирование систем ФАПЧ..........................................44

3.2. Реализация системы ФАПЧ на основе КГФД....................................54

3.3. Сравнение системы ФАПЧ на основе КГФД с аналогами................59

3.4. Заключение.............................................................................................62

4.Исследование режимов работы и оптимизация КГФД

.................................................................................................................................64

4.1. Исследование способов оценки эффективности синхронизации.....65

4.2. Исследование джозефсоновского и квазичастичного режимов работы КГФД.....................................................................................................72

4.3. Оптимизация размера КГФД................................................................77

4.4. Заключение.............................................................................................81

Заключение............................................................................................................82

Список публикаций автора...................................................................................83

Литература.............................................................................................................87

Список используемых сокращений и обозначений

БХЭ - болометр на холодных электронах

ВАХ - вольт-амперная характеристика

ВЧ - высокая частота

ГС - гармонический смеситель

ГУН - генератор, управляемый напряжением

ДДП - длинный джозефсоновский переход

КГФД - криогенный гармонический фазовый детектор

KKJI - квантово-каскадный лазер

КПГ - криогенный перестраиваемый генератор

ПЧ - промежуточная частота

РСДБ - радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой

СГГ - сверхпроводниковый генератор гетеродина

СИС - сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник

СИП - сверхпроводниковый интегральный приемник

CK - спектральное качество

ФАПЧ - фазовая автоподстройка частоты

ФД - фазовый детектор

ALMA - название международного проекта по созданию астрономической обсерватории в Чили (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) HEMT - high electron mobility transistor

TELIS - название международного проекта по созданию спектрометра лимбового зондирования терагерцового диапазона (от англ. Terahertz and Submillimeter Limb Sounder)

/пдп - частота генерации ДДП [Гц]

G - коэффициент обратной связи петли ФАПЧ

4

1т> - величина скачка квазичастичного тока на щели [А] /с - величина критического тока СИС-перехода [А] ¿Хх) _ функция Бесселя первого рода порядка г ¡(V) - комплексная функция токового отклика Тс - критическая температура вещества [К] Vg - напряжение квазичастичного скачка тока [В] Лжнт - мощности СВЧ сигнала синтезатора [Вт] Яп - нормальное сопротивление перехода [Ом] Яс{ - диффиренциальное сопротивление перехода [Ом]

- коэффициент, определяемый как отношение изменения напряжения ДДП, вызываемого вариацией тока контрольной линии, к величине этой вариации [Ом] А - ширина полосы синхронизации системы ФАПЧ [Гц] <£■(0 - сигнал ошибки фазового детектора [В] <р(() - разность фаз [рад]

т - групповая задержка [с]

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Криогенный гармонический фазовый детектор и система фазовой автоподстройки частоты на его основе»

1. Введение 1.1. Вступление

В последние десятилетия активно идет освоение терагерцовой области частот (100 ГГц - ЮТГц, что соответствует длинам волн 3-0.03 мм) электромагнитного излучения. Поскольку эта область является промежуточной по отношению к радиочастотному и оптическому диапазонам, долгое время не было эффективных источников излучения и детекторов субмм длин волн - существует так называемая «терагерцовая щель» в методах приема и генерации излучения электромагнитных волн. С одной стороны, максимальная частота генерации схем на основе полупроводниковых транзисторов ограничена подвижностью электронов и примерно равна 500 ГГц (практический предел - около 150 ГГц); с другой -длина волны традиционных полупроводниковых лазеров не превышает Юмкм (что соответствует 30 ТГц) вследствие больших энергетических потерь на свободных электронах в активной среде и малого времени жизни возбужденных состояний электронов [1].

В то же время, проблема приема и генерации сигналов терагерцвого диапазона частот в настоящее время является одной из самых актуальных. Перечислим некоторые из перспективных направлений практического и научного использования ТГц излучения.

• Радиоастрономия. Исследование космического излучения в ТГц диапазоне крайне важно для изучения жизни ранней Вселенной, процессов формирования и эволюции звезд и галактик, исследования темной материи и анизотропии реликтового излучения [2-7].

• Медицина. Выдыхаемый воздух является многокомпонентной смесью,

отдельные составляющие которой (например, такие газы, как NH3, NO, Н2О2

и др.) являются маркерами различных болезней и патологических процессов

в организме (болезни желудочно-кишечного тракта, рак легких, астма) [8,9].

Вращательные уровни молекул этих веществ расположены в ТГц области и

6

поэтому малые их концентрации могут быть обнаружены по спектрам поглощения (или излучения) газовых смесей.

• Безопасность. Поскольку одежда, в отличии от металла, прозрачна для волн ТГц диапазона, построение изображения в данном диапазоне («теравидение») перспективно для создания сканирующих систем безопасности, используемых, например, в аэропортах и на вокзалах [10,11]. Энергия кванта ТГц излучения мала по сравнению с рентгеновскими лучами, поэтому использование ТГц волн практически не наносит вреда здоровью. Также следует упомянуть возможность обнаружения взрывчатых и наркотических веществ по спектроскопии газового следа, оставляемого ими [12].

• Телекоммуникации. Волны данного диапазона перспективны для создания высокоскоростных каналов связи между спутниками в безвоздушном пространстве, где нет поглощения ТГц излучения парами воды. В земных же условиях волны ТГц диапазона могут быть использованы для создания защищенных сверхширокополосных каналов передачи данных, действующих на коротких расстояниях [13].

Наиболее чувствительными детекторами ТГц излучения являются устройства на основе сверхпроводящих материалов, что обусловлено как крайне низкими рабочими температурами таких устройств (что уменьшает их тепловые шумы), так и их высокой нелинейностью [14-16]. Для частот до 1.2 ТГц лучшими характеристиками обладает туннельный контакт сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник Мз/А10х/№>, который часто используется в гетеродинных приемниках в качестве смесительного элемента [17,18].

Существует несколько видов источников ТГц излучения, которые

могут быть использованы в качестве генератора гетеродина, такие как лампа

обратной волны [19], резонансно-туннельный диод [20-22], диод Ганна [23],

квантово-каскадный лазер [24,25], меза-структура ВБССО [26-28], длинный

джозефсоновский переход (ДДП) [29-31]. Выделим среди них последний,

7

поскольку ДДП является сверхпроводниковой туннельной структурой (может быть выполнен, например, на основе трехслойки Nb/A10x/Nb) и является генератором, управляемым напряжением (ГУН), причем частота генерации связана с напряжением на переходе соотношением Джозефсона Удцп = 2eV/h = (483.6 ГГц/мВ)-К(е - заряд электрона, h - постоянная Планка). Таким образом, мы можем перестраивать частоту генерации ДДП в широком диапазоне (250-700 ГГц для перехода Nb/A10x/Nb), ограниченном сверху лишь щелевой энергией электродов перехода. Малое тепловыделение и достаточная выходная мощность сигнала позволяет использовать ДДП в качестве генератора гетеродина и интегрировать его на один микрочип с другими компонентами гетеродинного приемника [32].

Существенным достижением сверхпроводниковой электроники является создание учеными ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН сверхпроводникового интегрального приемника (СИП), в котором все элементы гетеродинного приемника (антенна, СИС-смесители, гетеродин) расположены на одной микросхеме [33-34, All, А13-А14]. 1.2. Сверхпроводниковый интегральный приемник

Концепция сверхпроводникового интегрального приемника (СИП), предложенная Кошельцом и Шитовым [33], заключается в объединении на одной микросхеме малошумящего СИС-смесителя с приемной антенной, сверхпроводникового генератора гетеродина (СГГ) на основе ДДП, гармонического СИС-смесителя для системы фазовой автоподстройки частоты СГГ и согласующих структур между этими элементами. Все ключевые элементы СИП - смесители и генератор гетеродина -представляют собой туннельные переходы (трехслойка Nb/A10x/Nb, по другой технологии - Nb/AlN/NbN), сформированные на одной микросхеме.

Принцип работы приемника помогает понять блок-схема, приведенная

на рис. 1. Микросхема СИП, фильтры и усилители находятся внутри

криостата при температуре жидкого гелия 4.2 К. На СИС-смеситель подается

сигнал диапазона 450-650 ГГц, генерируемый ДДП, а также сигнал от

8

наблюдаемого источника, принимаемый антенной. Происходит их перемножение и сигнал промежуточной частоты (ПЧ) 4-8 ГГц поступает сначала на «холодный» НЕМТ усилитель, а затем на усилители ПЧ, находящиеся вне криостата. Оконечным элементом приемника является спектроанализатор (или автокоррелятор), который и регистрирует выходной сигнал.

/ 8

г,

т X

I

Гелиевый криостат

Микросхема приемника

СИС-смесительс пленарной антенной

Генератор гетеродина

(СГГ) 250 - 700 ГГц

Гармонический СИС-смеситель для фазовой стабилизации СГГ

(1) НЕМТ (2) НЕМТ

усилитель усилитель

Автоматизированная система управления

приемником —Г~

ФАПЧ

Синтезатор

Усилитель ПЧ

Усилитель ПЧ

Выходной спектрометр (цифровой коррелятор или РРТБ)

Рис. 1.1. Блок-схема СИП.

Спектральное разрешение любого гетеродинного приемника, в основном, определяется формой линии генерации гетеродина. Поскольку спектр токовых флуктуаций ДДП близок к белому шуму, форма линии его излучения является лоренцевской кривой [35,36], причем ширина линии на полувысоте (-ЗдБ по мощности) может варьироваться в диапазоне от сотен килогерц до нескольких десятков мегагерц. Поэтому для эффективного применения ДДП в качестве гетеродина в составе сверхпроводникового интегрального приемника необходимо использовать систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) [37,38]. Поясним принцип ее работы (см. рис. 1). Часть мощности ДДП ответвляется на гармонический СИС -смеситель, в котором смешивается с 'V-ой гармоникой опорного

синтезатора (около 20 ГГц), в результате чего частоты выходного сигнала ГС равна

Упч = ± (/ддп — П-/синт)

Величины п и /сш„ подбираются таким образом, чтобы выполнялось равенство /пч - 400 МГц. Сигнал ПЧ усиливается «холодным» и «теплым» усилителями и поступает на полупроводниковый фазовый детектор, находящийся при комнатной температуре вне криообъема (отсюда условное название данной системы ФАПЧ — «комнатная»), где его фаза сравнивается с фазой сигнала опорного синтезатора с частотой 400 МГц. В результате формируется сигнал обратной связи, который заводится обратно в криостат и корректирует мгновенную частоту генерации ДДП. Спектр генерации ДДП, синхронизированный комнатной системой ФАПЧ, а также автономная линия генерации ДДП представлены на рис. 1.2.

-20-

_ -25-

Е

т -30-

с -35-

ге

| -40« -45-

.н

о -50 ч

•I

3"

| -55-60-

Рис. 1,2. Экспериментально измеренные спектры излучения ДДП в режимах частотной стабилизации (синяя кривая) и фазовой синхронизации (красная кривая), реализованных с

помощью комнатной системы ФАПЧ.

10

Частота РДП (ГГц)

Важным параметром, характеризующим эффективность синхронизации излучения генератора, является спектральное качество (CK, Spectral Ratio), которое, по определению, есть отношение синхронизованной мощности, находящейся в узком центральном пике к' общей излученной мощности. Известно, что чем шире линия генератора, тем более широкополосная система ФАПЧ необходима для эффективной синхронизации. Из кривых, представленных на рис. 1.2 можно видеть, что при ширине полосы ФАПЧ 12 МГц линия излучения шириной 1.7 МГц синхронизирована со CK =88.7%.

Работоспособность концепции СИП и уникальность его характеристик продемонстрированы в ходе трех успешных запусков аэростата наклонного зондирования с интегральным приемником на борту в рамках международного проекта TELIS (TErahertz Limb Sounder) [39-42]. СИП для проекта TELIS обладает следующими характеристиками:

- диапазон непрерывной перестройки 450-650 ГГц;

- шумовая температура 120 К;

- спектральное разрешение < 1 МГц;

- шаг гетеродина по частоте <300 МГц;

- выделяемая мощность всего ПЧ тракта <30 мВт.

В ходе полета на высотном аэростате были зарегистрированы спектры соединений хлора, брома и других примесей, ответственных за разрушение озонового слоя в атмосфере Земли, (рис. 1.3).

СЮ diurnal cycle

60 se

19 km

9h49 9h40 9h20 9h00 8h40 8h20 8h00 7h40

й 40 с M с

25 km

6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 IF Frequency [GHz]

Рис. 1.3. Экспериментально измеренные спектры излучения СЮ, полученные в ходе

проекта TELIS.

1.3. Направления развития СИП

Сверхпроводниковый интегральный приемник обладает целым рядом уникальных свойств и параметров, перечисленных выше, что делает его применение перспективным для решения многих практических задач. Тем не менее, существуют некоторые направления развития концепции СИП, для реализации которых требуется существенное улучшение ряда параметров приемника. Рассмотрим некоторые из этих направлений.

1.3.1. Повышение частотного диапазона

Диапазон рабочих частот СИС-смесителя ограничен сверху двойным щелевым напряжением туннельного перехода (и частотой излучения с соответствующей энергией кванта), то есть около 1.4 ТГц для структуры

12

ЫЬ/АЮхЛЧЬ = 2.8 мВ). Но максимальная рабочая частота приемника в целом определяется величиной энергетической щели материалов, из которых изготовлены согласующие структуры (700 ГГц для ниобия), поскольку при приближении к щелевой частоте значительно возрастают потери в

согласующих цепях за счет разрушения квантами излучения куперовских

пар.

Повышение верхней частотной границы работы СИП требует использования материалов с большей критической температурой, а, значит, и большей величиной энергетической щели. Основными претендентами на роль таких материалов являются NbN и [43-45], критическая

температура которых значительно превышает таковую для ниобия (Тсмъ=9.2 К, Тс№К~Тс№™~15 К). Расчет [46] показывает (рис. 1.4), что поверхностные потери для данных материалов в диапазоне 0.7-1.2 ТГц будут значительно превосходить потери в ниобии на частотах до 0.7 ТГц, что приведет к существенному уширению линии генерации ДДП до нескольких десятков МГц.

100

60

'ф

>

^ 60

к а> а

m

О 40

'■'Я а>

" 20 а>

а,

о

О 500 1000 1500 2000

Frequency (GHz)

Рис. 1.4. Частотные зависимости поверхностных потерь сверхпроводящих пленок.

Данные из работы [46]. 13

Microstrip Line Losses at 4.2 К

г

I ' ' ■ ■ r

Niobium v,

AI, RR = 10, anomalous AI, RR = 10, classical NbTiN Rs(500 GHz) = 0.00 n NbTiN Rs(500 GHz) = 0.03 Q

(NbTiN)

Для синхронизации широких линий излучения ДДП необходимо пропорционально расширять и полосу синхронизации системы ФАПЧ. Отсюда следует, что используемой в настоящее время полупроводниковой системы ФАПЧ, которая обладает полосой около 10 МГц недостаточно для фазовой стабилизации новых типов генераторов, и требуется разработка более широкополосной системы.

1.3.2. Создание матричного приемника

Как уже было отмечено во вступлении, системы формирования изображений в ТГц диапазон частот перспективны для создания сканирующих систем безопасности, поиска наркотиков и взрывчатых веществ, медицинских приложений. Представляется естественным использование СИП для создания подобной системы.

Ранее уже была попытка построения матричного приемника на основе СИП [33]. В данной работе использовались девять пикселей, расположенных по схеме «мушиный глаз», каждый из которых представлял собой микросхему СИП, расположенной на отдельной кремниевой линзе (рис. 1.5). Поскольку каждый пиксель обладал собственным независимым гетеродином, данная система могла оперировать одновременно на нескольких частотах (получать изображение «в цвете»). Однако недостатки - в первую, очередь отсутствие системы ФАПЧ для каждого пикселя приемника - не позволили найти данной системе практическое применение.

Также была продемонстрирована возможность создания системы построения изображения в ТГц диапазоне на основе однопиксельного сверхпроводникового интегрального приемника с механической системой развертки (рис. 1.6) [47,48]. В данных работах показана высокая флуктационная чувствительность (150 мК для температурной разницы между нагрузками в 170 К, 13 мК - для 2 К); при измерении объекта, удаленного на 3 м получено хорошее пространственное разрешение (лучше, чем 10 мм) и

температурное разрешение (менее 2 К) за приемлемое время сканирования (Юс).

Рис. 1.5. (а) Одиночный элемент девятипикселъного матричного приемника на основе СИП. (б) Девять пикселей СИП, расположенных по схеме «мушиный глаз».

Тем не менее, следует отметить и некоторые недостатки такого подхода. Прежде всего, это большой вес и громоздкость системы, необходимость использования ненадежных и медленных механических систем. Естественным продолжением концепции системы формирования ТГц изображения на основе СИП является создание матричного приемника, что позволит значительно сократить время формирования изображения и упростить оптический тракт. Также отметим, что поскольку гетеродинный приемник сохраняет информацию о фазе излучения, то возможно построение трехмерных изображений объектов.

Рис. 1.6. Система построения изображения в ТГц диапазоне на основе одиночного СИП. На фотографии показаны криостат с СИП (1), блок питания СИП (2), первичное зеркало (3), механическая система развертки (4).

Необходимым условием создания матричного СИП является значительное упрощение системы ФАПЧ для СГГ, поскольку использование традиционной системы ФАПЧ с двумя НЕМТ усилителями в петле обратной связи для каждого пикселя невозможно из соображений размеров (каскад из двух .усилителей занимает объем не менее 10x3x1 см3), тепловыделения (один - усилитель выделяет от 5 до 30 мВт), цены (стоимость одного усилителя -около 200 тыс. руб.) для сколь-нибудь большого числа пикселей. Таким образом, задача исследования новых методов стабилизации СГГ и создания системы ФАПЧ без использования НЕМТ усилителей в петле обратной связи является актуальной.

1.3.3. Использование СИП в задачах радиоинтерферометрии

В последние десятилетия проводятся активные радиоастронимические исследования в ТГц и субТГц области [5-7,49]. Существует несколько причин повышенного научного интереса к данной спектральной области. Прежде всего, именно в ТГц области частот лежит пик излучения холодного газа и пыли с температурами 10-200 К (что соответствует диапазону 0.24 ТГц), из которых в основном состоят многие галактики (в том числе, и Млечный Путь). Кроме того, в этом же диапазоне частот лежат многие вращательные уровни энергии молекул, входящих в состав космических объектов. Наконец, изучение реликтового излучения с температурой около 3 К (максимум излучения на частоте 160 ГГц) позволяет получить информацию о жизни ранней Вселенной [50].

Угловая разрешающая способность радиотелескопов ограничена отношением длины волны излучения к размеру зеркала телескопа. Размер зеркал для приема сигналов мм и субмм диапазона, в свою очередь, не может превышать 150 м, поскольку практически невозможно изготовить зеркало такого размера с отклонением от параболичности не более 1/10 длины волны. Значительно улучшить разрешение позволяет использование методов радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ), когда сигнал от источника принимается различными телескопами, разнесенными на значительное расстояние (на разные континенты или на околоземную орбиту), после чего они совместно обрабатываются - имитируется их интерференция. РСДБ позволяет получить недостижимое другими методами угловое разрешение в 10"9 угловые секунды.

Поскольку в РСДБ принципиальным является запись информации о

фазе сигнала, к фазовой стабильности гетеродина предъявляются высокие

требования. Так, например, в международном проекте ALMA (Atacama Large

Millimeter\sub-millimeter Array) [51], представляющим собой комплекс

радиотелескопов, объединенных в интерферометр с базой до 15 км, фазовая

стабильность генератора гетеродина частоты 600 ГГц должна составлять не

17

менее 75 фс [52, 53], что соответствует синхронизации более 90% излучаемой генератором мощности (СК > 90%). Для достижения такого спектрального качества даже не очень широкие линии излучения должны быть синхронизированы широкополосной системой ФАПЧ (полоса синхронизации должна не менее чем в 7 раз превышать автономную линию излучения гетеродина).

Наиболее интересным возможным применением СИП в задачах РСДБ является проект «Миллиметрон» [52, 53]. Космическая обсерватория «Миллиметрон», запуск которой запланирован на 2019-2020 годы, представляет собой телескоп космического базирования для астрономических исследований в субмм, мм и инфракрасном диапазонах (рис. 1.7). Поскольку планируется расположение обсерватории вблизи точки Лагранжа Ь2, угловое разрешение обсерватории в режиме наземно-космического радиоинтерферометра с базой 1500000 км будет достигать 30 наносекунд дуги.

Рис. 1.7. Модель космического аппарата «Миллиметрон», зеркало телескопа в

собранном (слева) и развернутом (справа) виде.

18

В роле космического плеча интерферометра предлагается использовать гетеродинный приемник с рабочей частотой более 300 ГГц и спектральным разрешением лучше чем 105. В настоящее время проходит изучение возможности использования СИП в роли такого приемника. Отметим, что уровень фазовых шумов гетеродина для «Миллиметрона» еще не специфицирован, но уже ясно, что для достижения малых уровней фазовых шумов потребуется широкополосная и эффективная система ФАПЧ.

Таким образом, для использования СИП в задачах радиоинтерферометрии необходимо разработать сверхширокополосную систему ФАПЧ, способную обеспечить требуемый уровень фазовых шумов.

1.4. Системы фазовой автоподстройки частоты для криогенных генераторов

Использование криогенных перестраиваемых генераторов (КПГ) терагерцового диапазона в практических задачах требует высокой фазовой стабильности излучения. Традиционным способом ее достижения является фазовая синхронизация КПГ с высокостабильным опорным синтезатором с помощью системы фазовой автоподстройки частоты. Рассмотрим основные принципы работы систем ФАПЧ для некоторых типов КПГ.

Квантовый каскадный лазер [24] представляет собой твердотельный источник терагерцового излучения, принцип работы которого основан на каскадном туннелировании электрона в потенциале специального вида, созданного полупроводниковой сверхрешеткой. Частота излучения ККЛ определяется геометрическими размерами слоев гетероструктуры, но может варьироваться в небольшом диапазоне (несколько ГГц) за счет изменения тока смещения ККЛ.

Система ФАПЧ для ККЛ используется для устранения флуктуаций

частоты генерации, а также для уменьшения фазовых шумов. В работе [55]

синхронизация сигнала ККЛ к внешнему СВЧ сигналу происходит

следующим образом (рис. 1.8) - на смесительный элемент, представляющий

19

собой болометр на холодных электронах, подаются излучение лазера и сигнал опорного синтезатора частоты 15.1961 ГГц, с помощью цепи умножителей (два диода Шоттки, варактор, умножитель на сверхрешетке) повышенный до частоты 2.7535 ТГц. Сигнал промежуточной частоты (ПЧ) порядка 1 ГГц усиливается и понижается на смесительном элементе до 100 МГц. Затем сигнал ПЧ подается на электронный блок ФАПЧ. На данном блоке происходит сравнение фазы сигнала ПЧ с фазой опорного синтезатора и генерация сигнала ошибки, который меняет ток смещения ККЛ, изменяя тем самым его мгновенную частоту.

Рис. 1.8. Блок-схема системы ФАПЧ для квантово-каскадного лазера, реализованной в работе [55].

Следует отметить, что данная система ФАПЧ обладает узкой полосой синхронизации (около 1 МГц) и может синхронизировать лишь малый процент мощности излучения лазера (около 13%). Полоса синхронизации ограничена временной задержкой сигнала в системе ФАПЧ, обусловленной физической длиной петли обратной связи. Значительная длина петли является следствием того, что ККЛ и смесительный элемент (болометр на холодных электронах, БХЭ) находятся в разных криообъемах, а блок ФАПЧ находится вне криостатов при комнатной температуре.

Полупроводниковая система ФАПЧ для СИП, описанная в разделе 1.2 настоящей главы, позволяет синхронизировать не очень широкие линии излучения ДДП и СИП может успешно функционировать в режиме спектрометра. Тем не менее, она обладает существенным недостатком -большая длина петли ФАПЧ (около 2 м, как следствие необходимости выводить сигнал из криостата и заводить обратно) приводит к большой временной задержке сигнала, что ограничивает ширину полосы величиной 12 МГц.

В ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН для сокращения длины петли ФАПЧ в диссертационной работе A.B. Худченко была предложена и экспериментально реализована криогенная система ФАПЧ (КриоФАПЧ) [56, AI9]. Ключевым элементом этой системы является криогенный фазовый детектор, основанный на туннельном СИС-переходе. Поскольку КФД, в отличие от полупроводниковых фазовых детекторов, способен работать при гелиевой температуре, становится возможным разместить всю систему ФАПЧ внутри криостата.

Блок-схема КриоФАПЧ изображена на рис. 1.9. Сигнал ДДП, который с помощью ГС и синтезатора понижен по частоте с сотен гигагерц до промежуточной частоты диапазона 0.1-1 ГГц, усиливается на двух НЕМТ усилителях. Усиленный сигнал и опорный сигнал синтезатора приходят на криогенный фазовый детектор, где вырабатывается выходной сигнал, пропорциональный разности фаз входных сигналов на детекторе. Сигнал ошибки идет через фильтр нижних частот, основная функция которого -предотвратить проникновение сигнала промежуточной частоты диапазона 0.1-1 ГГц с детектора на ДДП. Выходной сигнал фазового детектора создает корректирующее напряжение на ДДП, которое меняет мгновенную частоту и фазу генератора.

Основным недостатком КриоФАПЧ является необходимость

использования НЕМТ усилителей в тракте ПЧ, которые имеют значительное

тепловыделение (от 5 до 50 мВт), что не позволяет разместить всю систему

21

ФАПЧ предельно компактно. Тем не менее, длина петли КриоФАПЧ сокращена до 1.6 м, и полоса синхронизации расширена до 25 МГц (рис. 1.10).

Рис. 1.9. Блок-схема системы КриоФАПЧ для СИП.

-Автономная линия (ширина 2 MHz)

-КриоФАПЧ (Д = 25 MHz) СК = 91%

-п/п ФАПЧ (Д = 14 MHz) СК = 82%

Частота (МГц)

Рис. 1.10. Пониженные по частоте спектры излучения ДДП, синхронизованного полупроводниковой и криогенной системами ФАПЧ.

Следует отметить, что при дальнейшей разработке и оптимизации системы КриоФАПЧ за счет использования пропорционально-интегрирующего фильтра в петли обратной связи ширина полосы синхронизации была расширена до 40 МГц, что является практическим пределом для данного подхода.

1.5. Постановка задачи

Итак, как мы видим из приведенного обзора, традиционным способом фазовой стабилизации криогенных генераторов терагерцового диапазона является следующий - сигнал генератора понижается по частоте на одном или нескольких криогенных смесительных элементах, затем сигнал ПЧ выводится из криообъема и поступает в полупроводниковый блок системы ФАПЧ, где происходит сравнение фазы этого сигнала с фазой высокостабильного генератора, в результате чего формируется сигнал ошибки. Этот сигнал заводится обратно в криообъем и прикладывается к управляющим электродам генератора. Общим недостатком такого метода является большая длинна петли обратной связи и связанная с этим временная задержка сигнала ошибки, которые ограничивают полосу синхронизации несколькими МГц.

Как было показано выше, использование СИС-перехода в качестве фазового детектора привело к успешной реализации более широкополосной (по сравнению с комнатной) системы ФАПЧ за счет ее расположения в одном криостате с ДДП. Тем не менее, КриоФАПЧ не лишена недостатков -необходимость использования НЕМТ-усилителей в петле обратной связи не позволяет всю систему ФАПЧ на один чип, а также удорожает и усложняет весь приемник в целом.

Анализ перспектив развития концепции СИП позволяет заключить, что

параметры существующих ныне систем ФАПЧ для ДДП должны быть

значительно улучшены. Для реализации СИП с рабочими частотами более

1 ТГц, для использования СИП в задачах интерферометрии, а также для

23

создания матричного приемника на основе СИП, необходимо разработать более компактную, простую, широкополосную и менее энергопотребляющую систему стабилизации частоты, способную эффективно синхронизировать широкие линии ДДП.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Калашников, Константин Владимирович, 2014 год

Литература

[1]. Sirtori, Carlo "Applied physics: Bridge for the terahertz gap". Nature 417 (6885), 2002.

[2]. S. Cherednichenko, M. Kroug, H. Merlcel, P. Khosropanah, A Adam, E Kollberg, D Loudkov, G Gol'tsman, В Voronov, H Richter, H Huebers, 1.6 THz heterodyne receiver for the far infrared space telescope, Physica C., v. 372-376, part 1., pp. 427-431.

[3]. K. Suto and J. Nishizawa, Widely Frequency-Tunable Terahertz Wave Generation and Spectroscopic Application, International Journal of Infrared and Millimeter Waves, 26 (7), p. 937-952., 2005.

[4]. P.H. Siegel, THz Applications for Outer and Inner Space, 7th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility, p. 1-4., 2006.

[5]. Проект SMA - Submillimeter Array. - Сайт в Интернете -http://www. cfa.harvard. edu/sma/, 2009.

[6]. Проект SOFIA - Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy. -Сайт в Интернете - http://www.sofia.usra.edu/, 2009.

[7]. Проект HERSCHEL. - Сайт в Интернете -http://www.esa.int/science/herschel, 2009.

[8]. Linus Pauling, Arthur В. Robinson, Roy Teranishi, and Paul Cary, Quantitative Analysis of Urine Vapor and Breath by Gas-Liquid Partition Chromatography // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 68(10), p. 23742376, 1971.

[9]. Степанов E.B. Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекул-биомаркеров // М.: Физматлит, 2009.

[10]. John F Federici, Brian Schulkin, Feng Huang, Dale Gary, Robert Barat, Filipe Oliveira and David Zimdars, THz imaging and sensing for

security applications—explosives, weapons and drugs, Semiconductor. Science and Technology,v. 20, - S266-S280, 2005.

[11]. Gerecht, D. Gul, S. Yngvesson, F. Rodriguez-Morales, R. Zannoni, J. Nicholson, Imaging Technology for Security and Biomedical Applications, 13th International Conference on Terahertz Electronics - IRMMW-THz 2005 and The Joint 30th International Conference on Infrared and Millimeter Waves. - 2005.

[12]. Kodo Kawase, Yuichi Ogawa, Yuuki Watanabe, and Hiroyuki Inoue, Non-destructive terahertz imaging of illicit drugs using spectral fingerprints, Opt. Express 11, 2549-2554, 2003

[13]. Piesiewicz, R., Kleine-Ostmann, Т., Krumbholz, N., Mittleman, D., Koch, M., Schoebel, J., & Kurner, T. Short-range ultra-broadband terahertz communications: Concepts and perspectives. Antennas and Propagation Magazine, IEEE, 49(6), 24-39, 2009.

[14]. А.Б. Зорин, Предельная чувствительность СВЧ-смесителей на основе сверхпроводниковых переходов / Зорин А.Б., Лихарев К.К // Радиотехника и электроника, вып. 6., с. 1200-1204, 1985.

[15]. Zorin А.В. Quantum Noise in SIS Mixers / Zorin A.B. // IEEE Trans Magn., v. 21., p. 939-942, 1985.

[16]. Tucker J.R., Quantum detection at millimeter wavelengths / Tucker J.R., Feldman M.J. // Rev. Mod. Phys., v. 4., pp. 1055-1113, 1985.

[17]. P.N. Dmitriev, I.L. Lapitskaya, L.V. Filippenko, A.B. Ermakov, S.V. Shitov, G.V. Prokopenko, S.A. Kovtonyuk, and V.P. Koshelets. "High Quality Nb-based Integrated Circuits for High Frequency and Digital Applications", "IEEE Trans, on Appl. Supercond.", vol. 13, no. 2, pp. 107110, 2003.

[18]. P. N. Dmitriev, A. B. Ermakov, A. G. Kovalenko, V. P. Koshelets, N. N. Iosad, A. A. Golubov, M. Yu. Kupriyanov, "Niobium Tunnel

Junctions with Multi-Layered Electrodes", IEEE Trans, on Appl. Supercond., vol. 9, pp. 3970-3973, 1999.

[19]. Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — M.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

[20]. Tsu R., Esaki L. // Appl. Phys. Lett. V. 22. P. 562, 1973.

[21]. Suzuki S., Asada M., Teranishi A., Sugiyama H., Yokoyama H. // Appl. Phys Lett., 97, 242102, 2010.

[22]. M. Feiginov, C. Sydlo, O. Cojocari, P. Meissner // Appl. Phys Lett., 99, 233506, 20117

[23]. Carlstrom, J. E., Plambeck, R. L., & Thornton, D. D. A Continuously Tunable 65--15-GHz Gunn Oscillator. Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on, 33(7), 610-619, 1985.

[24]. Faist, J., Capasso, F., Sivco, D. L., Sirtori, C., Hutchinson, A. L., & Cho, A. Y. (1994). Quantum cascade laser. Science, 264(5158), 553-556.

[25]. M. Hajenius, R Khosropanah, J.N. Hovenier, J.R. Gao , T.M. Klapwijk, S. Dhillon, S. Barbieri, P. Filloux, C. Sirtori, D.A. Ritchie and H.E. Beere // Proceedings of the 17th Symposium on Space Terahertz Technology, pp. 347-350, 2006.

[26]. L.Ozyuzer, A.E. Koshelev, C.Kurter, N.Gopalsami, Q.Li, M.Tachiki, K.Kadowaki, T.Yamamoto, H. Minami, H.Yamaguchi, T.Tachiki, ICE. Gray, W.-K. Kwok, U.Welp. Emission of Coherent THz Radiation from Superconductors. // Science 318, 1291, 2007.

[27]. L.N. Bulaevskiil and A.E. Koshelev. Radiation due to Josephson Oscillations in Layered Superconductors. // Phys. Rev. Lett. 99, 057002 (2007).

[28]. T.Kashiwagi, M.Tsujimoto, T.Yamamoto, H.Minami, K.Yamaki, K.Delfanzari, K.Deguchi, N.Orita, T.Koike, R.Nakayama, T.Kitamura, M.Sawamura, S.Hagino, K.Ishida, K.Ivancovic, H.Asai, M.Tachiki, R.A. Klemm, and K.Kadowaki. High Temperature Superconductor Terahertz

Emitters: Fundamental Physics and Its Applications. // Jpn. J. Appl. Phys. 51,010113 (2012).

[29]. Nagatsuma Т., Enpuku K., Irie F., K. Yoshida. Flux-flow type Josephson oscillator for mm and submm wave region. // J.Appl.Phys, 54 (6), pp. 3302-3309 (1983).

[30]. Nagatsuma Т., Enpuku K., Yoshida, K., & Irie, F. (1984). Flux-flow type Josephson oscillator for mm and submm wave region. II. Modeling. // J.Appl.Phys, 56 (11), 3284-3293.

[31]. Nagatsuma Т., Enpuku K., Sueolca K., Yoshida K., & Irie F. Flux-flow type Josephson oscillator for mm and submm wave region. III. Oscillation stability.// J.Appl.Phys, 58 (1), 441^149, (1985).

[32]. V. P. Koshelets, S. V. Shitov, A. V. Shchukin, L. V. Filippenko, P. N. Dmitriev, V. L. Vaks, J. Mygind, A. B. Baryshev, W. Luinge, H. Golstein, Flux Flow Oscillators for Sub-mm Wave Integrated Receivers, IEEE Trans, on Appl. Supercond., 9., pp. 4133-4136, 1999.

[33]. V.P. Koshelets, S.V. Shitov, Integrated Superconducting Receivers, Superconductor Science and Technology, v. 13. - pp., R53-R69, 2000.

[34]. Кошелец В.П., Шитов C.B., Филиппенко Л.В., Дмитриев П.Н., Ермаков А.Б., Соболев А.С., Торгашин М.Ю, Интегральные сверхпроводниковые приемники субмм волн, Известия высших учебных заведений "Радиофизика ", Том .46, №8-9, стр. 687-702, 2003.

[35]. V.P. Koshelets, А.В. Ermakov, P.N. Dmitriev, A.S. Sobolev, A.M. Baryshev, P.R. Wesselius, J. Mygind, "Radiation linewidth of flux flow oscillators" // Superconductor Science and Technology, 14, pp. 1040-1043, 2001.

[36]. V.P. Koshelets, S.V. Shitov, P.N. Dmitriev, A.B. Ermakov, L.V. Filippenko, V.V. Khodos, V.L. Vaks, A.M. Baryshev, P.R. Wesselius, J. Mygind, "Towards a Phase-Locked Superconducting Integrated Receiver: Prospects and Limitations", Physica C, 367, pp. 249 - 255, 2002.

[37]. V.P. Koshelets, S.V. Shitov, L.V. Filippenko, V.L. Vaks, J. Mygind, A.B. Baryshev, W. Luinge, N. Whyborn, " Phase Locking of 270-440 GHz Josephson Flux Flow Oscillator", Rev. of Sei. Instr., v. 71, No 1, pp. 289293, 2000.

[38]. V.P. Koshelets, A.B. Ermakov, S.V. Shitov, P.N. Dmitriev, L.V. Filippenko, A.M. Baryshev, W. Luinge, J. Mygind, V.L. Vaks, D.G. Pavel'ev, "Externally Phase Locked Sub-mm Flux Flow Oscillator for Integrated Receiver", 11th International Symposium on Space Terahertz Technology, University of Michigan, Ann Arbor. May 1-3, 2000.

[39]. R.W.M. Hoogeveen, P.A. Yagoubov, Q. Kleipool, V.P. Koshelets, S.V. Shitov, B.Ellison, and M.Birk; Eds. M. Thumm, W. Wiesbeck , TELIS: a novel three-channel cryogenic heterodyne receiver for stratospheric research, Conference Digest of the 2004 Joint 29th International Conference on Infrared and Millimeter Waves and 12th International Conference on Terahertz Electronics, p. 581-582., 2004.

[40]. P.A. Yagoubov, R.W.M. Hoogeveen, A.N. Maureiiis, U. Mair, M. Krocka, G. Wagner, M. Birk, H.-W. Hübers, H. Richter, A. Semenov, G. GoFtsman, B. Voronov, V. Koshelets, S. Shitov, B. Ellison, B. Kerridge, D. Matheson, B. Alderman, M. Harman, R. Siddans, J. Reburn. "TELIS - a balloon borne TErahertz and submm Limb Sounder", Abstract for the Fourteenth International Symposium Space TeraHertz Technology, Tucson, Arizona, USA, April 22-24, 2003.

[41]. O. Kiselev, M. Birk, A. Ermakov, L. Filippenko, H. Golstein, R. Hoogeveen, N. Kinev, B. van Kuik, A. de Lange, G. de Lange, P. Yagoubov, and V. Koshelets, "Balloon-Borne Superconducting Integrated Receiver for Atmospheric Research", "IEEE Trans, on Appl. Supercond. ", vol. 21, pp. 612615,2011.

[42]. Gert de Lange, Oleg Kiselev, Pavel Yagoubov, Hans Golstein, Arno de Lange, Bart van Kuik, Joris van Rantwijk, Ed de Vries, Johannes Derclcsen, Ruud Hoogeveen, Manfred Birk, Georg Wagner, Andrey Ermakov

and Valery Koshelets, "TELIS instrument performance analysis", 21th International Symposium on Space Terahertz Technology, Oxford, Great Britain, 23-25 March 2010.

[43]. N.N. Iosad, B.D. Jackson, S.N. Polyakov, P.N. Dmitriev, and T.M. Klapwijk, "Reactive magnetron sputter-deposition of NbN and (Nb,Ti)N films related to sputtering source characterization and optimization", J. Vac. Sci. Technol. A, vol 19, no. 4, pp 1840-1845, 2001.

[44]. N.N. Iosad, N.M. van der Pers, S. Grachev, M. Zuiddam, B.D. Jackson, M. Kroug, P.N. Dmitriev, and T. M. Klapwijk, "Texture formation in sputter-deposited (Nbo.7,Tio.3)N thin films", Journal of Applied Physics, vol. 92, no. 9, pp. 4999-5005, 2002.

[45]. Wang, A. Kawakami, Y. Uzawa, B. Komiyama, "Superconducting properties and crystal structures of single-crystal niobium nitride thin films deposited at ambient substrate temperature", J. Appl. Phys., vol. 79, p. 7837, 1996.

[46]. Zmuidzinas, J., Kooi, J. W., Kawamura, J., Chattopadhyay, G., Bumble, B., LeDuc, H. G., & Stern, J. A. Development of SIS mixers for 1 THz. In Astronomical Telescopes & Instrumentation (pp. 53-62). International Society for Optics and Photonics, 1998.

[47]. R.V. Ozhegov, IC.N. Gorshkov, Yu B. Vachtomin, K.V. Smirnov, M.I. Finkel, G.N. Goltsman, O.S. Kiselev, N.V. Kinev, L.V. Filippenko, and V.P. Koshelets, "Terahertz Imaging System Based on Superconducting Heterodyne Integrated Receiver", chapter in the Springer book "THz and Security Applications. Detectors, Sources and Associated Electronics for THz Applications", edited by Carlo Corsi and Fedir Sizov, (2014), ISBN 978-94-017-8830-4 (PB); ISBN 978-94-017-8828-1 (e-book); DOI 10.1007/978-94-017-8828-1; http://link.springer.eom/book/l 0.1007/978-94017-8828-1.

[48]. Roman V. Ozhegov, Konstantin N. Gorshkov, Yuri B. Vachtomin, Konstantin V. Smirnov, Matvey I.Finkel, Gregory N. Goltsman, Oleg

92

Kiselev, Nikolay V. Kinev, Lyudmila V. Filippenko, Valery P. Koshelets, "Terahertz imaging system based on superconducting integrated receiver", 2-nd International Conference "Terahertz and Microwave radiation: Generation, Detection and Applications", June 20 22, Moscow, 2012.

[49]. Проект Planck -. - Сайт в Интернете -http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck, 2009.

[50]. J.W. Kooi, PhD Thesis: "Advanced Receivers for Submillimeter and Far Infrared Astronomy", 2006.

[51]. Проект ALMA -. Сайт в Интернете -http://www.almaobservatory.org/index.php. 2009.

[52]. S. AlBanna, R. Brito, B. Shillue, ALMA 1st LO Photonic Reference: Status of Phase Drift Measurements, 2005.

[53]. Худченко A.B. Криогенная система фазовой автоподстройки частоты для сверхпроводникового интегрального приемника. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва, 2009 г.

[54]. Проект Миллиметрон - Сайт в Интернете -http://millimetron.asc.rssi.ru/

[55]. P. Khosropanah et. al., Phase locking of a 2.7 THz quantum cascade laser to a microwave reference, Optics Letters, Vol. 34, No. 19, pp. 29582960, 2009.

[56]. A.V. Khudchenko, V.P. Koshelets, P.N. Dmitriev, A.B. Ermakov, P.A. Yagoubov and O.M. Pylypenko, "Cryogenic Phase Locking Loop System for Superconducting Integrated Receiver", Superconductor Science and Technology, 22, 085012, 2009.

[57]. K.K. Лихарев «Введение в динамику джозефсоновских переходов», Москва, «Наука», 1985.

[58]. Tucker J.R., Quantum detection at millimeter wavelengths / Tucker

J.R., Feldman M.J. //Rev. Mod. Phys., v. 4., pp. 1055-1113, 1985.

93

[59]. Withington, S., Kittara, P., & Yassin, G. Multitone quantum simulations of saturating tunnel junction mixers. Journal of applied physics, 93(12), 9812-9822, 2003.

[60]. Kittara, P., Withington, S., Yassin, G. Theoretical and numerical analysis of very high harmonic superconducting tunnel junction mixers. Journal of applied physics, 101(2), 024508, 2007.

[61]. Tien, P. K., & Gordon, J. P. Multiphoton process observed in the interaction of microwave fields with the tunneling between superconductor films.Physical Review, 129(2), 647, 1963.

[62]. Werthamer, N. R. Nonlinear self-coupling of Josephson radiation in superconducting tunnel junctions. Physical Review, 147(1), 255, 1966.

[63]. A.B. Ermakov, S.V. Shitov, A.M. Baryshev, V.P. ICoshelets, W. Luinge, "A data acquisition system for test and control of superconducting integrated receivers", Applied Superconductivity Conference ASC'2000, September (2000), Report 4EA10, IEEE Trans, on Appl. Supercond., v.ll,No 1, pp. 840-843, 2001.

[64]. H.B. Кинев, «Генерация и прием ТГц излучения с использованием сверхпроводниковых интегральных устройств» - диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.03 - «Радиофизика» в ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН.

[65]. В. Линдсей, Системы синхронизации с связи и управлении, Советское радио, 1978.

[66]. В.В. Шахгильдян, А.А. Ляховкин, Фазовая автоподстройка частоты, Связь, 1996.

[67]. В. Манасевич "Синтезаторы частот. Теория и проектирование.", Москва, Связь, 1979.

[68]. Рыжков А.В., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи.- М.: Радио и Связь, 1991.

[69]. Рытое С.М. Введение в статистическую радиофизику. 4.1. Случайные процессы. —М.: Наука, 1976.

[70]. Манаев Е. И. Основы радиоэлектроники. Радио и связь, 1990.

[71]. V.P. Koshelets, S.V. Shitov, A.V. Shchukin, L.V. Filippenko, J. Mygind, and A.V. Ustinov, "Self-Pumping Effects and Radiation Linewidth of Josephson Flux Flow Oscillators", Phys RevB, vol. 56, p. 5572-5577, 1997.

[72]. Pankratov, A. L., Vaks, V. L., & Koshelets, V. P. Spectral properties of phase-locked flux flow oscillator. Journal of Applied Physics, 102(6), 063912, 2007.

[73]. Tarasov, M. A., Belitsky, V. Y., & Prokopenko, G. V.. DC SQUID RF Amplifiers. IEEE Transactions on applied superconductivity, 2(2), 79, 1992.

[74]. Clarke, J. SQUID fundamentals. In SQUID Sensors: Fundamentals, Fabrication and Applications (pp. 1-62). Springer Netherlands, 1996.

[75]. Monaco, R. Current amplification with vertical Josephson interferometers. Journal of Applied Physics, 110(7), 073910, 2011.

[76]. Hashimoto, T., Enpuku, K., & Yoshida, K. Performances of a flux-flow-type Josephson amplifier. Magnetics, IEEE Transactions on, 25(2), 1266-1269, 1989.

[77]. Raissi, F. Modeling of the Josephson fluxonic diode. IEEE transactions on applied superconductivity, 13(3), 3817-3820, 2003.

[78]. Thompson, E. D.. Josephson junction mixing. Journal of Applied Physics,44(7), 3310-3311, 1973.

[79]. Huberman, B. A., Crutchfield, J. P., & Packard, N. H.. Noise phenomena in Josephson junctions. Applied Physics Letters, 37(8), 750-752, 1980.

[80]. Pedersen, N. F., & Davidson, A. Chaos and noise rise in Josephson junctions. Applied Physics Letters, 39(10), 830-832, 1981.

[81]. Wengler, M. J., Dubash, N. В., Рапсе, G., & Miller, R. E. Josephson effect gain and noise in SIS mixers. Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on, 40(5), 820-826, 1992.

[82]. . Leridon, В., Febvre, P., George, S., Feautrier, P., & McGrath, W. R. Experimental evidence of Josephson noise in superconductor-insulator-superconductor quasiparticle mixers. Journal of applied physics, 82(6), 3024-3027, (1997).

[83]. Phillips, T. G., Woody, D. P., Dolan, G. J., Miller, R. E„ & Linke, R. A. Dayem-Martin (SIS tunnel junction) mixers for low noise heterodyne receivers.Magnetics, IEEE Transactions on, 17(1), 684-689, 1981.

[84]. M.A. Тарасов, Г.В. Прокопенко, C.B. Якобссон, В.П. Кошелец, С.А. Ковтонюк, К.Н. Холмстедт, JI.B. Филиппенко, И.Л. Серпученко, C.B. Шитов, А.Н. Выставкин, Э.Л. Колберг. Преобразование на джозефсоновской нелинейности и шумы в СИС смесителе на 500 ГГц // Российская Академия Наук «Радиотехника и Электроника», № 12, стр. 2090-2102, 1994.